小题精练17 光电效应 波尔能级 核反应 核能——2024年高考物理题型突破限时精练含答案.pdf
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1、更多全科试卷及资料在网盘群,请关注公众号:高中试卷君学科网(北京)股份有限公司小题精练 17 光电效应 波尔能级 核反应 核能公式、知识点回顾(时间:公式、知识点回顾(时间:5 分钟)分钟)一、光电效应的实验规律一、光电效应的实验规律1光电效应在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象,叫做光电效应,发射出来的电子叫做光电子2实验规律(1)每种金属都有一个极限频率(2)光子的最大初动能与入射光的强度无关,只随入射光的频率增大而增大(3)光照射到金属表面时,光电子的发射几乎是瞬时的(4)光电流的强度与入射光的强度成正比3遏止电压与截止频率(1)遏止电压:使光电流减小到零的反向电压 Uc.(2)
2、截止频率:能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)不同的金属对应着不同的极限频率(3)逸出功:电子从金属中逸出所需做功的最小值,叫做该金属的逸出功二、光电效应方程和二、光电效应方程和 Ek 图象图象1光子说爱因斯坦提出:空间传播的光不是连续的,而是一份一份的,每一份称为一个光子,光子具有的能量与光的频率成正比,即:h,其中 h6.631034 Js.2光电效应方程(1)表达式:hEkW0或 EkhW0.(2)物理意义:金属中的电子吸收一个光子获得的能量是 h,这些能量的一部分用来克服金属的逸出功 W0,剩下的表现为逸出后电子的最大初动能 Ek12mv2.3由 E
3、k 图象可以得到的信息(1)极限频率:图线与 轴交点的横坐标 c.(2)逸出功:图线与 Ek轴交点的纵坐标的绝对值 EW0.(3)普朗克常量:图线的斜率 kh.小题精练17 光电效应 波尔能级 核反应 核能2024年高考物理题型突破限时精练更多全科试卷及资料在网盘群,请关注公众号:高中试卷君学科网(北京)股份有限公司三、玻尔理论的理解与计算三、玻尔理论的理解与计算1定态:原子只能处于一系列不连续的能量状态中,在这些能量状态中原子是稳定的,电子虽然绕核运动,但并不向外辐射能量2跃迁:原子从一种定态跃迁到另一种定态时,它辐射或吸收一定频率的光子,光子的能量由这两个定态的能量差决定,即 hEmEn.
4、(h 是普朗克常量,h6.631034 Js)3轨道:原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应原子的定态是不连续的,因此电子的可能轨道也是不连续的4氢原子的能级、能级公式(1)氢原子的能级图(2)氢原子的能级和轨道半径氢原子的能级公式:En1n2E1(n1,2,3,),其中 E1为基态能量,其数值为 E113.6 eV.氢原子的半径公式:rnn2r1(n1,2,3,),其中 r1为基态半径,又称玻尔半径,其数值为 r10.531010 m.四、原子核的衰变四、原子核的衰变1原子核的衰变(1)原子核放出 粒子或 粒子,变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变(2)分类衰变:AZXA4
5、Z2Y42He衰变:AZXAZ1Y01e2三种射线的成分和性质名称构成符号电荷量质量电离能力贯穿本领射线氦核42 He2 e4 u最强最弱 射线电子01ee11 837 u较强较强射线光子00最弱最强3.对半衰期的理解更多全科试卷及资料在网盘群,请关注公众号:高中试卷君学科网(北京)股份有限公司(1)根据半衰期的概念,可总结出公式N余N原(12)t,m余m原(12)t式中 N原、m原表示衰变前的放射性元素的原子核数和质量,N余、m余表示衰变后的放射性元素的原子核数和质量,t 表示衰变时间,表示半衰期(2)影响因素:放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的,与原子所处的物理状态(如温度、压强
6、)或化学状态(如单质、化合物)无关六、核反应类型及核反应方程六、核反应类型及核反应方程类型可控性核反应方程典例 衰变自发23892U23490Th42He衰变 衰变自发23490Th23491Pa01e147N42He178O11H(卢瑟福发现质子)42He94Be126C10n(查德威克发现中子)2713Al42He3015P10n人工转变人工控制3015P3014Si01e约里奥居里夫妇发现放射性同位素,同时发现正电子23592U10n14456Ba8936Kr310n重核裂变比较容易进行人工控制23592U10n13654Xe9038Sr1010n轻核聚变目前无法控制21H31H42He
7、10n七、核力与核能的计算七、核力与核能的计算1应用质能方程解题的流程图书写核反应方程计算质量亏损 m利用 Emc2计算释放的核能(1)根据 Emc2计算,计算时 m 的单位是“kg”,c 的单位是“m/s”,E 的单位是“J”(2)根据 Em931.5 MeV计算因 1原子质量单位(u)相当于 931.5 MeV的能量,所以计算时 m的单位是“u”,E的单位是“MeV”2利用质能方程计算核能时,不能用质量数代替质量进行计算【例题】(【例题】(2023和平区二模)和平区二模)图像可以直观地反映物理量之间的关系,如图所示,甲图是光电管中光电流与电压关系图像,乙图是 c、d 两种金属遏止电压与入射
8、光频率之间的关系图像,丙图是放射性元素氡的质量和初始时质量比值与时间之间的关系图像,丁图是原子核的比结合能与质量数之间关系图像,下列判断正确的是()更多全科试卷及资料在网盘群,请关注公众号:高中试卷君学科网(北京)股份有限公司A甲图中,a 光的波长大于 b 光的波长B乙图中,金属 c的逸出功小于金属 d 的逸出功C丙图中,每过 3.8天要衰变掉质量相同的氡D丁图中,质量数越大原子核越稳定难度:难度:建议时间:建议时间:25 分钟分钟 正确率:正确率:/15 1.(2023南关区校级模拟)物理学中有很多关于“通量”的概念,如磁通量,辐射通量等,其中辐射通量 表示单位时间内通过某一截面的辐射能,其
9、单位为 J/s,波长为 的平行光垂直照射在面积为 S 的纸板上,已知该束光单位体积内的光子数为 n,光速为 c,普朗克常量为 h,则该束光的辐射通量为()A2B23C23D222.(2023广州一模)如图,放映电影时,强光照在胶片上,一方面,将胶片上的“影”投到屏幕上;另一方面,通过声道后的光照在光电管上,随即产生光电流,喇叭发出与画面同步的声音.电影实现声音与影像同步,主要应用了光电效应的下列哪一条规律()A光电效应的发生时间极短,光停止照射,光电效应立即停止B入射光的频率必须大于金属的极限频率,光电效应才能发生C光电子的最大初动能与入射光的强度无关,只随着入射光的频率增大而增大更多全科试卷
10、及资料在网盘群,请关注公众号:高中试卷君学科网(北京)股份有限公司D当入射光的频率大于极限频率时,光电流的强度随入射光的强度增大而增大3.(2023郑州模拟)用光电管探究光电效应规律的实验中,当用不同频率的光照射两种光电管的阴极时,得到的遏止电压 UC与入射光的频率的关系分别为图中 a、b 图线所示。由图中数据可知()A1122B1122C普朗克常量 h=11Da图线对应的阴极材料的逸出功为 W0eU24.(2023沛县校级模拟)氢原子从高能级向低能级跃迁时,会产生四种频率的可见光,其光谱如图 1 所示。氢原子从能级 6 跃迁到能级 2 产生可见光,从能级 3 跃迁到能级 2 产生可见光。用同
11、一双缝干涉装置研究两种光的干涉现象,得到如图 2 和图 3 所示的干涉条纹。用两种光分别照射如图 4所示的实验装置,都能产生光电效应。下列说法正确的是()A图 1 中的 H对应的是B图 2中的干涉条纹对应的是C的光子动量小于的光子动量DP 向 a 移动,电流表示数为零时对应的电压表示数比的大更多全科试卷及资料在网盘群,请关注公众号:高中试卷君学科网(北京)股份有限公司5.(2024甘肃模拟)2023 年 8 月 24 日,日本政府正式向海洋排放福岛第一核电站的核污水。核污水中的 210840发生衰变时的核反应方程为 21084020682+,该核反应过程中放出的能量为 Q。设 210840的结
12、合能为 E1,20682的结合能为 E2,X 的结合能为 E3,已知光在真空中的传播速度为 c,则下列说法正确的是()A 20682的比结合能小于 210840的比结合能B该核反应过程中放出的能量 Q206E2+4E3210E1C该核反应过程中的质量亏损可以表示为 mQc2D衰变过程中放出的光子是因为新原子核从高能级向低能级跃迁产生的6.(2023青羊区校级模拟)科学研究发现,钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素,其衰变方程为 23994X+42+,该衰变过程中产生的 光子照射到逸出功为 W0的金属上,逸出光电子的最大初动能为 Ek0。已知普朗克常量为 h,下列说法正确的是()AX 原子核中含
13、有 92个中子B温度升高时,Pu 核的半衰期会变短C衰变产生的 光子的频率为00D钚(Pu)核的比结合能大于 X 原子核的比结合能7.(2023海淀区二模)氢原子在可见光区的 4 条特征谱线是玻尔理论的实验基础。如图所示,这 4 条特征谱线(记作 H、H、H和 H)分别对应着氢原子从 n3、4、5、6 能级向 n2能级的跃迁,下面 4 幅光谱图中,合理的是(选项图中长度标尺的刻度均匀分布,刻度值从左至右增大)()ABCD更多全科试卷及资料在网盘群,请关注公众号:高中试卷君学科网(北京)股份有限公司8.(2023南通模拟)如图所示,用某频率的光照射光电管,研究饱和电流的影响因素,则()A电源的左
14、端为负极B换更高频率的光照射,电流表示数一定增大C滑动变阻器滑片移至最左端,电流表示数为零D滑动变阻器滑片向右移的过程中,电流表示数可能一直增大9.(2023浙江模拟)如图所示,虚线圆的半径为 R,某激光器的一端固定于圆心 O 点,且绕 O点以角速度 转动,转动过程中从激光器的另一端连续发出功率为 P、波长为 的细束激光(不计光束截面积),在虚线圆某处固定一弧形接收屏,该接收屏沿虚线圆的长度为 l。已知普朗克常数为 h,激光传播的速度为 c,则在激光器转动一周的过程中,接收屏接收到的光子数为()ABCD10.(2023重庆模拟)如图为新型火灾报警装置的核心部件紫外线光电管,所接电源电压为 U,
15、火灾时产生的波长为 的光照射到逸出功为 W0的阴极材料 K 上产生光电子,且光电子能全部到达阳极A,回路中形成电流I,从而触发火灾报警器,已知普朗克常量为h,电子的电荷量为e,光速为 c。下列说法正确的是()更多全科试卷及资料在网盘群,请关注公众号:高中试卷君学科网(北京)股份有限公司A火灾中激发出光电子的光的频率为B阴极 K 上每秒钟产生的光电子数为 IeC光电管阴极接受到光照用于激发光电子的功率为D光电子经电场加速后到达 A 时的最大动能为 011.(2024富平县一模)8 月 25 日,新一代人造太阳“中国环流三号”取得重大科研进展,首次实现 100 万安培等离子体电流下的高约束模式运行
16、,再次刷新我国磁约束聚变装置运行纪录。可控核聚变实验的核反应方程为 21H+31H42He+X+17.6MeV,下列说法正确的是()AX 是质子B该反应为链式反应C 42He的结合能为 17.6MeVD 42He的比结合能比 21H 的大12.(2023广东模拟)2022 年 7 月,日本政府公布了福岛核电站核污染水的排海计划,引起了周边国家的高度关注。福岛核事故泄漏到海洋的污染物主要有三种:碘131、铯134和铯137,它们的半衰期分别为 8 天、2 年和 30 年,其中铯 137 的衰变方程为:13755 13756+,下列说法正确的是()A随着未衰变原子核数量的减少,元素的半衰期也变短B
17、长时间来看,碘 131的放射性危害小于铯 137 的放射性危害C铯 137衰变时,衰变产物中的 X 为中子D铯 137 衰变时会释放能量,衰变过程中的质量亏损等于 X 的质量13.(2023南山区校级模拟)幽门螺杆菌很容易诱发胃肠疾病,临床上常用的检测方法之一是做碳 14(146C)呼气试验。被检者口服含614C 的胶囊后休息等待一段时间,再用吹气管向二氧化碳吸收剂中吹气,通过分析呼气中标记的 CO2的含量即可判断胃中幽门螺杆菌的存在情况。146C的半衰期是5730年,而且大部分是 衰变,其衰变方程为 146CX+01e。则下列说法正确的是()A新核 X 比 146C 少了一个中子更多全科试卷
18、及资料在网盘群,请关注公众号:高中试卷君学科网(北京)股份有限公司B被检者发烧时会促使 衰变加快,导致检测不准C若有 2个 146C 原子,则经过 5730 年后就一定会有 1 个 146C 发生衰变D衰变产生的 粒子可能是来自于药物化学反应中得失的电子14.(2023石家庄模拟)科学探究小组使用如图甲所示的电路图研究光电效应,图乙为光电管发生光电效应时遏止电压UC与入射光频率的关系图像,已知光电子的电荷量为e。下列说法正确的是()A单刀双掷开关 S 空掷时,即使能发生光电效应,电流传感器的示数仍然为零B为得到图乙的图像,单刀双掷开关 S 应掷于 1处C光电管中金属材料的逸出功为 eaD普朗克
19、常量 h=15.(2023海淀区二模)如图所示为光电效应实验中某金属的遏止电压 Ue与入射光的频率的关系图像。已知元电荷 e。根据该图像不能得出的是()A饱和光电流B该金属的逸出功C普朗克常量D该金属的截止频率更多全科试卷及资料在网盘群,请关注公众号:高中试卷君学科网(北京)股份有限公司小题精练 17 光电效应 波尔能级 核反应 核能公式、知识点回顾(时间:公式、知识点回顾(时间:5 分钟)分钟)一、光电效应的实验规律一、光电效应的实验规律1光电效应在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象,叫做光电效应,发射出来的电子叫做光电子2实验规律(1)每种金属都有一个极限频率(2)光子的最大初动能
20、与入射光的强度无关,只随入射光的频率增大而增大(3)光照射到金属表面时,光电子的发射几乎是瞬时的(4)光电流的强度与入射光的强度成正比3遏止电压与截止频率(1)遏止电压:使光电流减小到零的反向电压 Uc.(2)截止频率:能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)不同的金属对应着不同的极限频率(3)逸出功:电子从金属中逸出所需做功的最小值,叫做该金属的逸出功二、光电效应方程和二、光电效应方程和 Ek 图象图象1光子说爱因斯坦提出:空间传播的光不是连续的,而是一份一份的,每一份称为一个光子,光子具有的能量与光的频率成正比,即:h,其中 h6.631034 Js.2光电
21、效应方程(1)表达式:hEkW0或 EkhW0.(2)物理意义:金属中的电子吸收一个光子获得的能量是 h,这些能量的一部分用来克服金属的逸出功 W0,剩下的表现为逸出后电子的最大初动能 Ek12mv2.3由 Ek 图象可以得到的信息(1)极限频率:图线与 轴交点的横坐标 c.(2)逸出功:图线与 Ek轴交点的纵坐标的绝对值 EW0.(3)普朗克常量:图线的斜率 kh.更多全科试卷及资料在网盘群,请关注公众号:高中试卷君学科网(北京)股份有限公司三、玻尔理论的理解与计算三、玻尔理论的理解与计算1定态:原子只能处于一系列不连续的能量状态中,在这些能量状态中原子是稳定的,电子虽然绕核运动,但并不向外
22、辐射能量2跃迁:原子从一种定态跃迁到另一种定态时,它辐射或吸收一定频率的光子,光子的能量由这两个定态的能量差决定,即 hEmEn.(h 是普朗克常量,h6.631034 Js)3轨道:原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应原子的定态是不连续的,因此电子的可能轨道也是不连续的4氢原子的能级、能级公式(1)氢原子的能级图(2)氢原子的能级和轨道半径氢原子的能级公式:En1n2E1(n1,2,3,),其中 E1为基态能量,其数值为 E113.6 eV.氢原子的半径公式:rnn2r1(n1,2,3,),其中 r1为基态半径,又称玻尔半径,其数值为 r10.531010 m.四、原子核的
23、衰变四、原子核的衰变1原子核的衰变(1)原子核放出 粒子或 粒子,变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变(2)分类衰变:AZXA4Z2Y42He衰变:AZXAZ1Y01e2三种射线的成分和性质名称构成符号电荷量质量电离能力贯穿本领射线氦核42 He2 e4 u最强最弱 射线电子01ee11 837 u较强较强射线光子00最弱最强3.对半衰期的理解更多全科试卷及资料在网盘群,请关注公众号:高中试卷君学科网(北京)股份有限公司(1)根据半衰期的概念,可总结出公式N余N原(12)t,m余m原(12)t式中 N原、m原表示衰变前的放射性元素的原子核数和质量,N余、m余表示衰变后的放射性元素的原子核数和
24、质量,t 表示衰变时间,表示半衰期(2)影响因素:放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的,与原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关六、核反应类型及核反应方程六、核反应类型及核反应方程类型可控性核反应方程典例 衰变自发23892U23490Th42He衰变 衰变自发23490Th23491Pa01e147N42He178O11H(卢瑟福发现质子)42He94Be126C10n(查德威克发现中子)2713Al42He3015P10n人工转变人工控制3015P3014Si01e约里奥居里夫妇发现放射性同位素,同时发现正电子23592U10n14456Ba8936Kr
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